Роль вентиляции в создании оптимального микроклимата

Гигиеническое состояние и микроклимат помещений зависят от конструктивных особенностей вентиляционной системы, от связи ее с системой удаления навоза.

Недооценка влияния систем уборки навоза и систем вентиляции на микроклимат помещений наносит экономический ущерб хозяйствам. Микроклимат помещений оказывает разностороннее влияние на животных. Температура, влажность и подвижность воздуха в помещении регулируют процессы обмена веществ животного, его теплоотдачу.

Высокая влажность воздуха в помещениях с естественной вентиляцией в сочетании с низкой температурой и повышенной подвижностью воздуха оказывает неблагоприятное влияние на животных в любое время года. Зимой влажность увеличивает теплопроводность воздуха и вызывает у животных простудные заболевания, а летом понижает процессы теплопередачи и этим ухудшает обмен веществ в организме.

Влажность воздуха оказывает существенное влияние на санитарное состояние животноводческих помещений, на сроки их эксплуатации. Избыточная влажность отрицательно влияет на температурно-влажностный режим здания, способствует выпадению конденсата на ограждающих конструкциях и оборудовании, ухудшает этим теплозащитные свойства стен, перекрытий и других конструкций, разрушает их.

Во влаге, адсорбированной на ограждениях, легко растворяются аммиак, сероводород и другие водорастворимые газы, поступающие в воздух из навоза при его разложении. Эти растворы способствуют разрушению любых конструкций здания.

Влажный воздух также является благоприятной средой для сохранения микроорганизмов. В таком воздухе происходит соединение капель воды и частиц пыли. Образующиеся частицы активно адсорбируют летучие органические соединения и микроорганизмы.

В связи с этим при проектировании и строительстве животноводческих объектов важно предусматривать не только уклон иолов и хорошую канализацию, но и удаление влажного воздуха из зон его накопления в помещении.

Систему удаления навоза нужно правильно сочетать с системой вентиляции помещений. Количество удаляемого воздуха из каналов местной вентиляцией может составлять 70% от общего воздухообмена, но не меньше 30% в помещениях для содержания крупного рогатого скота и 50% - для содержания свиней (согласно нормам технологического проектирования систем удаления, обработки, обеззараживания, хранения и утилизации навоза и помета, OHTП 17-81).

При удалении загрязненного воздуха из каналов необходимо обеспечить равномерное вентилирование всех участков канала. Для этого важно не только равномерно разместить вытяжные патрубки в каналах, но и снабдить их регулирующими диафрагмами, способствующими равномерному забору воздуха па каждом участке канала.

Помимо влаги и микроорганизмов в воздухе животноводческих помещений при разложении экскрементов могут накапливаться вредные газы. Например, при повышении температуры воздуха увеличивается микробиологический распад органических веществ экскрементов с выделением аммиака и других газообразных продуктов. Аммиак при растворении в слизистых оболочках животного вызывает их раздражение и воспаление, при повышенной концентрации он всасывается в организм, отрицательно влияет на обмен веществ и функцию отдельных органов и тканей. Большие дозы аммиака могут вызвать смерть животных от паралича дыхания или отека легких.

Для снижения содержания аммиака в воздухе необходима эффективная система вентиляции. Практически такая система вентиляции, рассчитанная на удаление избыточной влаги, одновременно удаляет и вредные газы. Особенно эффективна в этом отношении система вентиляции, связанная с навозосборными каналами.

Вентиляция помещений должна обеспечивать снижение уровня вредных газов до предельно допустимых концентраций (ПДК). ПДК аммиака: для взрослого скота - 20 мг/м³, для молодняка - 10 - 15 мг/м³ в зависимости от его возраста. ПДК сероводорода в 2 раза ниже, чем аммиака (для взрослых животных - 10 мг/м³).

Поскольку жидкий навоз выделяет в окружающую среду повышенное количество вредных газов, системы гидроуборки навоза обязательно оборудуют местной вытяжной вентиляцией.

Однако местную вентиляцию в ряде случаев нельзя заменить общеобменной. Это подтверждено полученными результатами исследований в цехах откорма свиней комплекса "Кузнецовский", совхоза имени 50-летия СССР Московской области и совхоза "Губкинский" Белгородской области. Помещения комплексов и их оборудование идентичны. Животных содержат в них групповым методом по 25 голов в станках, размер которых 3X8,24 м. Число станков в изолированной секции 24. Таким образом, в каждой изолированной секции размером 18X36 м размещено 600 голов.

Каждая секция свинарника оборудована тремя типами вентиляционных установок: приточно-вытяжными крышными шахтами (9 шт. в секции), двумя приточными с калориферами и разводкой воздуха по воздуховодам (размещены в верхней зоне помещения) и одной для удаления воздуха из каналов гидроуборки навоза (магистральные воздуховоды ее находятся в толще пола параллельно навозным каналам).

В шахтных установках размещены двухскоростиые вентиляторы производительностью 4 и 8 тыс. м³/ч (их работа предусмотрена в теплое время года), вентиляторы с калориферами производительностью каждого из них по 4,5 и 9 тыс. м³/ч (рассчитаны на работу в холодное время года) и установки по удалению загрязненного воздуха из каналов (работают во все сезоны года).

Такая система вентиляции (с установками трех типов) наиболее полно отвечает гигиеническим требованиям и позволяет создавать оптимальный микроклимат в любое время года. Недостаток ее работы - маломощные вентиляторы (1,8 тыс. м³/ч) в установках для удаления воздуха из каналов.

Положительным в системе вытяжной вентиляции является равномерное размещение воздухозаборных патрубков, отверстия которых со стороны канала снабжены регулирующими диафрагмами (пластины с отверстиями), диаметр отверстий возрастает по мере удаления от вытяжного вентилятора.

Слабым звеном в вентиляции каналов остается защита вытяжных патрубков с диафрагмами от попадания на них навоза. Если в Кузнецовском комплексе для защиты воздухозаборных патрубков оборудованы своеобразные козырьки, выполненные в виде прямоугольных металлических пластин, установленных на участках решетчатого пола над патрубками, то на Губкинском комплексе нет и такой защиты. Стекающий по стенке канала жидкий навоз попадает на регулирующие диафрагмы или в глубь заборных патрубков, закупоривает их. По этой причине в период исследований на Губкинском комплексе не действовали установки для удаления загрязненного воздуха из каналов.

Следует отметить, что защита вытяжной системы вентиляции от попадания навоза с помощью таких козырьков, как на комплексе "Кузнецовский", недостаточно надежная.

Прекращение отсоса воздуха из каналов на комплексе "Губкинский" отрицательно отразилось на состоянии микроклимата в помещениях. Для улучшения его были включены два крышных вептилятора. В период исследований в секции через установки с калориферами поступало 10 тыс. м³/ч свежего воздуха и 16 тыс. м³/ч через крышные вентиляторы. В Кузнецовском комплексе вентиляция работала в проектном режиме. Количество приточного воздуха, подаваемого в каждую секцию установками с калориферами, достигало 12 тыс. м³/ч, а количество воздуха, удаляемого из навозных каналов,- 2,6 тыс. м³/ч.

Увеличение объема удаляемого из каналов воздуха больше проектной величины связано с тем, что приточная вентиляция создает в помещении давление на 3 - 4 мм рт. ст. выше атмосферного, это усиливает поток воздуха вытяжной вентиляции.

Таким образом, воздухообмен на комплексе "Губкинский" был в 2,2 раза выше, чем на комплексе "Кузнецовский", но в нем работала лишь общеобменная вентиляция. На Кузнецовском комплексе количество удаляемого из канала воздуха составляло 20% от общего воздухообмена. Увеличение общеобменной вентиляции в 2,2 раза не обеспечило улучшения условий микроклимата по сравнению с нормальной работой всей системы вентиляции здания (табл. 3).

Оказалось, что увеличение общеобменной вентиляции в 2,2 раза при одновременном отключении местной вентиляции, удаляющей загрязненный воздух из каналов, ухудшает температурный режим и газовый состав воздуха в помещении. При детальном рассмотрении этого явления выяснено, что общеобменная вентиляция не устраняет, а лишь рассеивает по всему помещению вредные газы, выделяемые из навоза, сдувает пыль с ограждающих конструкций и этим увеличивает загрязнение воздуха. Местная вентиляция понижает содержание загрязняющих компонентов в воздухе помещений: устраняет диффузию их из каналов в помещение, а также способствует осаждению пыли из воздуха в сторону пола и каналов.

Таблица 3. Показатели микроклимата в цехах откорма свиней комплексов 'Кузнецовский' и 'Губкинский'

Местная вентиляция способствует не только понижению содержания вредных газов в помещении, но и понижению загрязненности воздуха пылью и микробами, что важно для профилактики инфекционных болезней животных, возбудители которых распространяются аэрогенным путем. В данном примере запыленность воздуха на комплексе "Губкинский" составляла 15 - 20 мг/м³, а в аналогичных помещениях комплекса "Кузнецовский" не превышала 8 мг/м³.

При общеобменной вентиляции холодный воздух (более тяжелый) накапливается в нижних слоях помещения и оказывает нежелательное влияние на животных. Перенос воздухозабора вытяжной системы вентиляции в каналы способствует отводу холодного и загрязненного воздуха из зоны содержания животных.

Особое внимание нужно уделять зоне содержания животных, так как улучшение показателей микроклимата в здании может происходить при одновременном ухудшении их в месте пребывания животных. Поэтому при проектировании и строительстве животноводческих объектов надо добиваться равномерности удаления воздуха по всей длине навозозаборных каналов и высокой надежности местной вентиляции. Для улучшения микроклимата в зоне содержания животных таким путем не требуется дополнительных затрат на очистку и дезинфекцию воздуха, обогрев помещения.

При организации системы уборки навоза из помещения важно не только учитывать необходимость местной вентиляции, но и правильно оборудовать приточную вентиляционную систему. В состав такой системы должны входить вентиляторы с электродвигателями, размещаемые в специальных вентиляционных камерах, и воздуховоды с устройствами для раздачи воздуха. Воздуховоды размещают в верхней зоне помещения, а раздаточные устройства в них - на расстоянии не более 2,5 м друг от друга с направлением струй воздуха в нижние зоны помещения. Воздуховоды и раздаточные устройства должны обеспечивать равномерность гидравлического давления во всех участках системы, иначе обмен воздуха в одних участках здания будет повышенным, а в других - низким, что отрицательно повлияет на микроклимат в помещении.

В ряде случаев направление струй воздуха ориентировано не вниз, а в стороны и вверх. При этом эффективность приточной вентиляции для зоны содержания животных резко понижается. Свежий воздух отражается от стен и направляется к вытяжным крышным шахтам.

Количество подаваемого в помещение свежего воздуха рассчитывают на живую массу содержащихся животных. Согласно действующим нормам, на 1 и живой массы взрослого крупного рогатого скота и молодняка должно быть не менее 17 м³/ч подаваемого воздуха, телят - 20, свиней зимой - 30 и летом - не менее 60 м³/ч. Однако такая подача свежего воздуха достаточна лишь при подстилочном содержании животных. При бесподстилочном содержании и гидроуборке навоза, а также уборке навоза скреперными установками по широким лоткам и удалении загрязненного воздуха из верхних зон помещения для достижения оптимального микроклимата необходимо увеличить количество приточного воздуха в 3 - 5 раз, на что потребуются дополнительные вентиляционные мощности, расход электроэнергии на их работу, а зимой еще и на обогрев подаваемого воздуха. Поэтому при устройстве вентиляционных систем нужно в первую очередь учитывать особенности уборки навоза и способы содержания животных. В этом отношении более перспективны системы уборки навоза с местной вытяжной вентиляцией и свободно-выгульное содержание животных.

Некоторые специалисты считают рациональнее подать свежий воздух с помощью воздуховодов к местам содержания животных, чем отсасывать загрязненный воздух из навозосборных каналов. При этом чистый воздух вытеснит загрязненный воздух, и животные будут находиться в наиболее благоприятных условиях микроклимата. Отсюда следует вывод, что другие зоны являются "вредным" пространством и их без ущерба можно исключить, создавая малогабаритные помещения для животных. Но практика показала, что с увеличением объема помещения при одинаковом обмене воздуха показатели микроклимата в зоне содержания животных улучшаются.

По инициативе Тамбовского филиала ВИЭСХ в поселке Новая Ляда был построен свинарник-автомат на 13600 животных размером 122Х112,5X3,55 м. Здесь предусмотрена подача чистого воздуха непосредственно в станки для содержания животных с помощью воздуховодов сечением 1,1X1,1 м, проложенных напольно между смежными рядами станков до середины здания. Воздух в них подают из вентиляционных камер вентиляторами типа 06-320 № 10.

В каждой вентиляционной камере, рассчитанной па подачу воздуха в один воздуховод, установлено по два таких вентилятора, производительность каждого 30 тыс. м³/ч. Загрязненный воздух удаляется из помещения частично (до 520 тыс. м³/ч) с помощью 40 вытяжных вентиляторов типа BO-7, размещенных в проемах продольных стен на высоте 1,5 м от пола. Остальная часть загрязненного воздуха (до 680 тыс. м³/ч) удаляется естественным путем через щели, размещенные параллельно друг другу вдоль всей кровли и снабженные защитой от попадания осадков.

Животных содержат в станках, размер которых 3x4 м, по 20 голов в каждом. С одной стороны станков проложен напольный воздуховод, выполненный из кирпича с окнами, закрытыми металлическими жалюзи, для подачи воздуха. Перегородки станков кирпичные (высота 1 м). В станках две зоны: площадка 3X2,8 м с полом из керамзитобетона для отдыха и напольного кормления животных и площадка ЗХ1,2 м для дефекации и поения свиней с полом из чугунных решеток размером 1,3X0,5 м, перекрывающих навозный канал. Площадка для отдыха и кормления животных имеет уклон 6° в сторону навозного канала.

Сухие гранулированные корма подает в станки автоматизированный кормораздатчик РКА-1000, проложенный на расстоянии 0,7 м от воздуховода приточной вентиляции.

Воздухообмен в свинарнике-автомате выше нормативного. Количество свежего приточного воздуха составляет в среднем 90 м³/ч на 1 ц живой массы животных. При таком воздухообмене и относительно высокой чистоте станков в зоне содержания животных аммиака в воздухе зимой было 7 мг/м³, а летом - 10 мг/м³. Однако улучшение газового состава воздуха происходило в ущерб другим параметрам микроклимата (подвижность воздуха была повышенной). Чистый воздух, который подавали в зону со- держания животных, сдувал сухие корма с пола. При этом запыленность воздуха в период кормления свиней была 120 - 130 мг/м³, а между кормлениями - не ниже 30 мг/м³ (допустимая по нормативам - не выше 6 мг/м³).

Таким образом, подача чистого воздуха непосредственно в зону обитания животных в данном случае не приводила к улучшению микроклимата, наоборот, оказывала на него отрицательное влияние. В связи с этим чистый воздух при любых способах уборки навоза лучше подавать в верхнюю зону помещения с направлением струй воздуха из раздаточных устройств в нижние слои. Для понижения нагрузки на механическую систему вентиляции нужно прежде всего выбирать наиболее подходящие способы уборки навоза и оснащать их местной вентиляционной системой для удаления сырого, холодного и загрязненного воздуха.